剩余污泥制備活性炭吸附對硝基苯酚研究

高清蘭

摘 要：文章利用城市剩余污泥為原料制備活性炭，將制備的成品應(yīng)用于對硝基苯酚的吸附，探討對硝基苯酚的不同的PH，不同初始濃度，不同的反應(yīng)溫度對吸附的影響，為廢物資源利用來降解環(huán)境優(yōu)先污染物提供幫助。

關(guān)鍵詞：城市剩余污泥；環(huán)境影響；研究分析

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

對硝基苯酚的儲(chǔ)備液（500mg/L），7mol/L的ZnCl2溶液，鄰苯二甲酸-鹽酸緩沖液（pH為3），剩余活性污泥（漳州西區(qū)污水處理廠）。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

UV-3200PCS型紫外-可見分光光度計(jì)（尤尼柯（上海）光譜儀器有限公司）；HJ-6A型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器（金壇市科析儀器有限公司）；BS124S電子天平（北京賽多利斯有限公司）；PHS-2C 型精密酸度計(jì)（梅特勒-托利多儀器有限公司）；DHG-9036A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；SHA-B恒溫水浴鍋（國華企業(yè)）；TG16G高速離心機(jī)（廈門精藝興業(yè)）。

1.2 污泥制備活性炭

將污水處理廠的污泥干燥，破碎，過200目的篩后待用。稱取一定量粉碎試樣加入7mol/L ZnCl2溶液，其中 m（過篩后的污泥）∶m（ZnCl2溶液）=1∶2，浸漬24h后，將浸漬后的粉碎試樣先在烘箱中烘干24h，烘干后在550℃下炭化60min后取出，再用超純水洗至中性，在120℃的烘箱中下進(jìn)行干燥，破碎，過200目的篩后備用。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

配制一定濃度的對硝基苯酚溶液，置于100mL的燒杯中，加入一定量污泥制備的活性炭，放在恒溫磁力攪拌器上反應(yīng)一定時(shí)間取下，濾液通過高速離心機(jī)一定轉(zhuǎn)速離心后，加入最佳pH為3的緩沖液在310nm下測其吸光度，計(jì)算其吸附率。

吸附率η的計(jì)算方法為：

η=（C-C0）/C0×100%

其中：C0：為對硝基苯酚溶液的初始濃度（mg/L）；

C：為反應(yīng)后對硝基苯酚溶液的濃度（mg/L）。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同pH下對硝基苯酚吸附的影響

活性炭（40mg）在不同pH（2、3、5、7、8、10）下對不同濃度的對硝基苯酚溶液（25mg/L）吸附效果的影響，pH對吸附的影響看得出來，當(dāng)溶液的 pH小于7時(shí)，吸附量略有減小；但當(dāng) pH大于 7，特別是為堿性時(shí)，吸附量急劇下降。吸附的最佳pH為7，活性炭的吸附率達(dá)到53%。

2.2 不同初始濃度的對硝基苯酚對吸附的影響

在pH為7的條件下，探討活性炭（40mg）在不同反應(yīng)時(shí)間（5、10、20、30、50、60、80、120、180min）下對不同濃度的對硝基苯酚溶液（5mg/L、10mg/L、15mg/L）吸附效果的影響，隨濃度的升高，污泥活性炭對對硝基苯酚溶液的吸附去除率逐漸減小，前期吸附很快，但隨著吸附時(shí)間越長吸附效率越低。最后達(dá)到吸附-解吸平衡，吸附率趨近一個(gè)定值。其中5mg/L、10mg/L、25mg/L在平衡的吸附率分別是74.1%、69.1%、59.1%。

2.3 不同的溫度下活性炭對對硝基苯酚的吸附影響

在pH為7的條件，探討不同反應(yīng)溫度（10℃、25℃、45℃）下的活性炭（40mg）在不同反應(yīng)時(shí)間（5、10、20、30、50、60、80、120、180min）對硝基苯酚溶液（5mg/L、10mg/L、15mg/L）吸附效果的影響，此吸附過程是個(gè)吸熱反應(yīng)，到達(dá)平衡時(shí)，反應(yīng)溫度越高，對硝基苯酚的處理效果越好。到達(dá)平衡時(shí)，10℃的吸附率為56.21%，25℃的為59.7%， 45℃為64.5%。

對硝基苯酚的固相吸附率隨著溫度的升高而增大，因?yàn)槲讲粌H包括物理作用的吸附，而且包括共價(jià)鍵和氫鍵等作用的化學(xué)吸附。而溫度對化學(xué)作用的影響比較大，這是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)往往需要一定的活化能，溫度的升高能增大溶質(zhì)分子的平均能量，能促進(jìn)化學(xué)吸附的進(jìn)行，故而促進(jìn)了吸附。

2.4 吸附等溫線

對比相關(guān)系數(shù)R2可知， Langmuir方程比Freundlich方程更好地描述對硝基苯酚在活性炭上的吸附行為，Langmuir方程假設(shè)吸附是單分子層，被吸附的分子之間不相互影響，且表面是均勻的。因此，活性炭對對硝基苯酚的吸附是Langmuir型，是單分子層吸附，飽和吸附量為11.46mg/g。

Langmuir q=qo*c/（A+c） （1）

Freundlich q=k*c1/n （2）

其中：

q：對硝基苯酚的吸附量mg/g；

qo：對硝基苯酚的飽和吸附量mg/g；

C：對硝基苯酚的平衡濃度mg/L；

k、n：吸附常數(shù)。

3 結(jié)束語

（1）隨濃度的升高，污泥活性炭對對硝基苯酚溶液的吸附去除率逐漸減小，5mg/L的吸附率可達(dá)74.1%。（2）活性炭對對硝基苯酚的吸附過程是個(gè)吸熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度越高，對硝基苯酚的處理效果好。（3）25℃下，活性炭對對硝基苯酚的吸附是Langmuir型單分子層的吸附，吸附的表面是均一的，飽和吸附量為11.46mg/g。

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